En el campo de la aeronáutica y equipos energéticos, los rodetes, como componentes clave de potencia, determinan directamente la eficiencia y estabilidad operativa de la maquinaria fluida según la precisión del perfil de las palas (perfil requerido ≤ 0,03 mm) y la coaxialidad entre el cubo y las palas (≤ 0,02 mm). Un fabricante de rodetes de alta gama enfrenta un cuello de botella en el proceso tradicional al procesar un rodete centrífugo de aleación de titanio de Φ 300-500 mm: debe pasar por tres procesos: "fresado en fresadora vertical para desbaste del cubo → fresado de precisión de palas en centro de mecanizado de cinco ejes → refrentado en torno horizontal para ajuste de referencia", lo que provoca múltiples fijaciones que generan una desviación del perfil de la pala superior a 0,06-0,08 mm, una pérdida de eficiencia aerodinámica del 12 % tras el ensamblaje del rodete y un ciclo de procesamiento por pieza de hasta 120 minutos; al mismo tiempo, la aleación de titanio (TC4) presenta alta resistencia a altas temperaturas y gran deformación durante el corte, con una tasa de desgaste de herramienta tres veces mayor que la de piezas de acero, y el costo de las herramientas por rueda de palas supera los 800 yuanes.
Para superar este dilema, la empresa ha introducido el Centro Compuesto de Torneado y Fresado CNC Demagesen Precision VTC80B para construir un sistema exclusivo de mecanizado de álabes con "fijación única y proceso completo". El equipo adopta una estructura de fundición mineral (con un 70 % de mejora en el rendimiento de reducción de vibraciones en comparación con el hierro fundido), que se compensa dinámicamente mediante un interferómetro láser (precisión de posicionamiento compensada hasta ± 0,007 mm), combinado con un eje C accionado por un motor torque (precisión de indexación ± 2,5 "). La rigidez estructural se optimiza mediante análisis por elementos finitos, y la rigidez radial al corte alcanza los 28 kN/mm, pudiendo soportar establemente la fuerza radial de 18 kN durante el corte a alta velocidad de aleaciones de titanio; equipado con el sistema CNC Siemens 840D SL y una sonda de medición en máquina de tipo por contacto (precisión de medición ± 0,001 mm), logra la medición y compensación en tiempo real del perfil de las palas, cumpliendo con precisión el requisito estricto de tolerancia de contorno ≤ 0,025 mm. En respuesta a las características de mecanizado de las aleaciones de titanio, el equipo está provisto de un sistema de refrigeración por nitrógeno líquido (con la temperatura en la zona de corte controlada a -10 ℃) y herramientas de corte de carburo de grano ultrafino (incluyendo recubrimiento TaC, dureza HRC68), suprimiendo eficazmente el endurecimiento por deformación y la adherencia de la herramienta.
Escenarios de uso del cliente
En cuanto a la innovación tecnológica, el equipo ha logrado un doble avance de "integración de procesos + control preciso de superficies" en el mecanizado de álabes: integra un husillo de presión estática de Φ 1000 mm (velocidad máxima 1000 r/min), una torreta de potencia de 8 estaciones (carrera del eje Y ± 100 mm) y una cabeza de fresado de cinco ejes sincronizados (rango de oscilación ± 120 °), capaz de realizar en un solo paso el torneado de precisión del diámetro exterior del cubo de rueda (tolerancia IT6), el fresado de precisión de la superficie de las palas (contorno ≤ 0,025 mm), el taladrado de orificios de equilibrado (precisión posicional ≤ 0,05 mm) y el rectificado de la cara de referencia (planicidad ≤ 0,01 mm). Para el mecanizado de perfiles complejos de palas, se adopta un "proceso de avance adaptativo": basándose en datos de medición en máquina, los parámetros de corte (avance 30-80 mm/min) se ajustan en tiempo real mediante algoritmos de inteligencia artificial, aumentando así la tasa de eliminación de material en un 40 % sin comprometer la precisión; ante el problema de deformación de palas delgadas de aleación de titanio (espesor de pared 3-5 mm), se aplica el "método de corte progresivo por capas", controlando la profundidad de corte de cada capa entre 0,1 y 0,3 mm, combinado con un sistema rígido de roscado (rango de roscado M6-M20), garantizando así una precisión de roscado de nivel 6H.
El cliente procesó productos terminados
Los resultados de la implementación cumplen plenamente con los estándares de equipos de alta gama: el ciclo de procesamiento por pieza se ha reducido de 120 minutos a 65 minutos, y la capacidad de producción diaria ha aumentado de 30 piezas a 58 piezas; el perfil del álabes del impulsor se controla establemente en ≤ 0,025 mm, la coaxialidad entre el cubo y el álabe es ≤ 0,015 mm, y la rugosidad superficial alcanza Ra0,4 μm, cumpliendo completamente con los requisitos del sistema de gestión de calidad aeroespacial SAE AS9100; la eficiencia aerodinámica del impulsor ha mejorado un 10 % y ha superado la certificación de rendimiento dinámico de fluidos de TÜV Rheinland en Alemania; la vida útil de la herramienta se ha extendido en un 80 % gracias al enfriamiento a baja temperatura y la optimización de parámetros, y el costo de las herramientas por rueda de álabes se ha reducido a 450 yuanes; el sistema de mantenimiento inteligente instalado en el equipo puede monitorear en tiempo real la vibración del husillo (frecuencia de muestreo de 2 kHz) y el desgaste de la herramienta. Combinado con el análisis de grandes datos de procesamiento, la tasa de utilización integral del equipo ha aumentado del 72 % al 94 %, y el tiempo de inactividad anual se ha reducido en 520 horas.
El VTC80B ha logrado un salto del 'manufacturado calificado' al 'manufacturado inteligente de precisión' de álabes de aleación de titanio. "El director técnico de la empresa declaró: 'Nuestros álabes ya se han aplicado con éxito en los campos de motores de aviación y turbinas de gas. No solo han superado la certificación de proveedor de Pratt&Whitney, sino que también cumplen con el estricto requisito de 20000 horas de funcionamiento continuo sin fallos por máquina individual. Esto ha establecido una barrera técnica para nosotros en el mercado de álabes de alta gama'." Este caso confirma que los tornos verticales CNC se han convertido en equipos esenciales para superar cuellos de botella de rendimiento en el campo de fabricación de álabes de alta gama mediante la profunda integración de 'arquitectura multi-eje colaborativa + adaptación del proceso de material + control inteligente de precisión'.
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